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MoSi_(2)N_(4)的本征点缺陷以及掺杂特性的第一性原理计算
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作者 徐思源 张召富 +2 位作者 王俊 刘雪飞 郭宇铮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期296-304,共9页
新兴二维材料MoSi_(2)N_(4)因其卓越的半导体性能,包括出色的环境稳定性和高载流子迁移率而受到相当多的关注.然而,半导体中的本征缺陷往往不可避免并且会显著影响器件性能.本文使用密度泛函理论计算并分析了MoSi_(2)N_(4)中本征点缺陷... 新兴二维材料MoSi_(2)N_(4)因其卓越的半导体性能,包括出色的环境稳定性和高载流子迁移率而受到相当多的关注.然而,半导体中的本征缺陷往往不可避免并且会显著影响器件性能.本文使用密度泛函理论计算并分析了MoSi_(2)N_(4)中本征点缺陷的性质及其产生的影响.首先确认了该材料物理性质与目前实验数据的一致性,之后通过计算12种本征缺陷的形成能,发现钼替硅型反位缺陷(Mo_(Si))在所有本征缺陷中占主导地位.在整体电荷保持中性的约束条件下,通过自洽费米能级计算,本文发现仅仅引入本征缺陷的MoSi_(2)N_(4)会表现出本征特征,这体现了其作为半导体器件材料的潜力,然而该本征性质与在生长过程中观察到的二维MoSi_(2)N_(4)的p型特征相矛盾.而在后来的缺陷浓度计算中,发现对于MoSi_(2)N_(4)用适当的杂质进行掺杂,可以实现n型和p型半导体特征,且本征缺陷的补偿效应很弱.这表明在生长过程中MoSi_(2)N_(4)的p型特征可能是由于非平衡生长条件下引入的杂质或硅空位缺陷造成的.本工作不仅展示了MoSi_(2)N_(4)在半导体器件应用上的潜力,还为未来该材料缺陷机理的研究提供了数据支撑. 展开更多
关键词 密度泛函理论 本征缺陷 带电缺陷校正 二维材料
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